Unsere Intention das Teilsystem zu entwickeln ist, Live-Bilder von einem Luftschiffe zu übertragen und die Kamera unabhängig von der Flugrichtung bewegen zu können. Des Weiteren soll die Steuerung als eigenes System parallel zur Funkfernsteuerung des Luftschiffs agieren, mit der Aussicht auf eine mögliche Erweiterung zur Ansteuerung und Auswertung weiterer Systeme am Luftschiff.

Die mechanische Konstruktion ist so ausgelegt, dass eine beliebige kleine Funkkamera angebracht werden kann. Im ersten Entwurf sollte die Kamera 360° endlos horizontal und 180° vertikal schwenkbar sein. Dafür wären jedoch Schleifer notwendig, um die Stromversorgung und die Ansteuerung des Motors für die vertikale Bewegung zu gewährleisten. Da uns das als zu anfällig und ein endloser Schwenk als nicht notwendig erscheint, beschränken wir den horizontalen Schwenk auf maximal 3 Umdrehungen und den vertikalen Schwenk auf 120°. Durch diese Präzisierung können normale Modellbau-Servos zum Einsatz kommen.

Der Servo für den horizontalen Schwenk wird von uns zerlegt und eine eigene kleine Motoransteuerung mittels einer MOSFET H-Brücke eingebaut. Ein Miniaturpotentiometer mit 4 Umdrehungen dient der Positionserkennung. Der zweite Servo wird mit der Originalsteuerplatine verwendet. Um Gewicht zu sparen, erfolgt die mechanische Konstruktion mittels Neusilberblech (Kupfer-Nickel-Zink-Legierung, Dicke d = 0,2 mm) und Kunststoffplatten. Dabei legen wir Wert darauf, die Konstruktion verstellbar zu gestalten, um die jeweilige Kamera genau um ihren Schwerpunkt schwenken zu können.

Die derzeit verwendete Kamera ist eine handelsübliche Funkkamera mit eingebautem 2,4GHz Sender und einem Gewicht von ca. 10 Gramm. Um die Stromversorgung zu vereinfachen, wird der Originalstecker, in dem sich zwei kleine 7805-Spannungsregler befinden, entfernt und ein dünnes Kabel für die eigene Stromversorgung über unsere Empfängerplatine angebracht.

Im Fokus der Gestaltung der Sender- und Empfängerplatinen stand der universelle Einsatz mit der Möglichkeit für Erweiterungen. Herzstück beider Platinen ist ein Atmega328. Die Funkkommunikation geschieht über günstige RFM12 Sende- und Empfangsmodule von Pollin, die im 868MHz ISM-Band senden. Der Mikrocontroller und das Funkmodul kommunizieren über die SPI-Schnittstelle.

Auf der Senderplatine ist zusätzlich ein FTDI232 USB-Chip verbaut, der in Zukunft die Kommunikation mit dem PC über USB ermöglichen soll. Die Stromversorgung des Senders erfolgt dann entweder mittels eines kleinen externen Steckernetzteils oder direkt über die USB-Schnittstelle. Die Empfängerplatine wird derzeit über zwei Lowdrop-5V-Spannungsregler aus dem 2 Zellen LiPo-Akku des Luftschiffes gespeist. Alternativ müsste für das kleine Luftschiff ('Fliegende Käsedose'), welches nur eine Zelle besitzt, ein Step-Up-Regler zum Einsatz kommen.

Die Senderplatine ist in einem alten Joystick untergebracht, dessen Potis und Taster mithilfe des internen AD-Konverters des Atmega ausgelesen werden. Für die Kamerasteuerung sind so lediglich zwei Kanäle und ein Taster zum Ein- und Ausschalten der Kamera belegt, die durch Umprogrammieren des Atmega anders belegt oder auch mehrfach belegt werden kann.

Am Empfänger wird ein Ausgang zum Schalten der Stromversorgung der Kamera, sowie drei Ein- und Ausgänge für den horizontalen Schwenk und ein Ausgang für den vertikalen Schwenk benötigt. Abzüglich der Ports der SPI-Schnittstelle und einem AD-Kanal zum Ermitteln der aktuellen Akkuspannung, stehen noch ausreichend Ports sowie die UART und I²C Schnittstelle für Erweiterung zur Verfügung. Ein ähnliches Bild zeichnet sich am Sender ab, nur ist hier bereits die UART-Schnittstelle mit dem USB-Chip belegt.

Text: Konstantin Schreiter